초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
본 과제에서는 펩타이드 분자 및 무기소재의 자기조립(self-assembly)을 제어하여 원하는 물리-화학-생물학적 성질을 가지는 나노구조체를 제조할 것이며, 이를 이용하여 세포기능 조절 다가성(multivalent) 하이브리드 소재를 개발하고자 함. 펩타이드는 단백질의 구성 성분이기에 펩타이드 어셈블리는 인공단백질이라 부를 수 있음. 펩타이드 어셈블리 제어를 통하여 자연계 단백질의 구조, 기능, 및 접힘(folding) 과정을 새로운 각도에서 이해 할 수 있을 것으로 기대하며, 또한 자연계 단백질의

□ 연구의 목적 및 내용
본 과제에서는 펩타이드 분자 및 무기소재의 자기조립(self-assembly)을 제어하여 원하는 물리-화학-생물학적 성질을 가지는 나노구조체를 제조할 것이며, 이를 이용하여 세포기능 조절 다가성(multivalent) 하이브리드 소재를 개발하고자 함. 펩타이드는 단백질의 구성 성분이기에 펩타이드 어셈블리는 인공단백질이라 부를 수 있음. 펩타이드 어셈블리 제어를 통하여 자연계 단백질의 구조, 기능, 및 접힘(folding) 과정을 새로운 각도에서 이해 할 수 있을 것으로 기대하며, 또한 자연계 단백질의 기능을 대체하거나 자연계 단백질이 수행 불가능한 새로운 기능을 가지는 있는 합성물질을 개발하는 것을 목표로 함. 인공단백질은 단백질의 alpha-helix를 통하여 이루어지는 생체상호작용(protein-biomacromolecule interaction) 조절의 기능을 수행할 수 있게 디자인하여, 이를 통하여 세포기능조절 및 질병치료를 가능하게 할 것임.

□ 연구결과
◆ 펩타이드/Carbon-based nanomaterials 혼성 나노구조체 개발: Carbon nanotube (CNT)를 뼈대로 활용하여, AIDS virus 발현에 필수적인 역할을 하는 Rev 단백질-RRE RNA-CRM1 단백질 복합체를 저해하는 단백질 유사 물질을 개발함.
◆ Ester bond를 갖는 자기조립 뎁시펩타이드 분자 개발: 아미드 결합이 에스터 결합(ester bond)로 치환된 뎁시펩타이드의 성질을 이용한 자기조립체를 설계하여 생체 내에서 쉽게 분해될 수 있는 전달체를 개발함.
◆ 기능성 펩타이드 자기조립에 의한 단백질 모방 인공소포체 개발 및 인공소포체의 구조적 특성 제어: 특정 단백질의 구조를 모방한 고리형의 양친매성 펩타이드를 합성함. 자기 조립과정의 kinetic vs. thermodynamic control을 연구하고, 특수 소포체구조인 multivesicular vesicle 등을 개발함.
◆ 이종 바이오 물질의 협동적인 자기 조립을 통한 새로운 나노 구조체 설계: DNA-펩타이드 복합체의 자기 조립(self-assembly) 특성 연구 그리고 자기 조립된 DNA-펩타이드 나노 구조체를 이용한 유전자 기능 조절.
◆ 펩타이드-금나노입자 나노구조체의 자기조립을 통한 복합화: 고리형 펩타이드-금나노 입자 하이브리드 나노구조체를 만들고, 이 나노구조체가 세포 내에서 특정 RNA 분자를 multivalent interaction을 통하여 고감도, 고선택성으로 검출할 수 있게 제조함.
◆ 고리형 펩타이드의 사전 활성화 합성방법 및 이에 따라 고리형 펩타이드 합성법 개발: 거대고리 펩타이드의 새로운 고효율 합성방법을 개발함.
◆ 다중 펩타이드-고분자 복합체 개발: 다수의 α-helix peptide 리간드를 가지는 고분자 복합체를 개발함.

□ 연구결과의 활용계획
본 연구는 과학·기술적으로 본다면 자기조립 인공구조체(self-assembled artificial architecture)를 구현하는 원천기술의 발전에 기폭제가 될 것이며 또한 자기조립현상으로 제어되고 있는 생명시스템에 대한 근원적 이해에 도움을 줄 것임. 또한 기존에 저분자약물, 단일분자 펩타이드, 단백질제제 등으로 치료가 힘들었던 생체상호작용 기반 질병의 치료를 가능하게 할 것임. 올리고분자인 펩타이드로 이루어져 있기에 합성이 용이하여, 비용, 생산성 등의 실용적 측면에서도 매우 효과적일 것이기에, 사회·경제적으로 매우 높은 경제적 효용성을 지니는 토종 신기술을 보유할 수 있게 될 것임.

(출처 : 연구결과 요약문 4p)

Abstract ▼

□ Purpose& contents
We propose modulation of peptide self-assembly to fabricate cell function control hybrid materials with desired properties. We expect that knowledge from peptide assembly processes can give valuable insight into structures, functions, and folding processes of natural proteins.

□ Purpose& contents
We propose modulation of peptide self-assembly to fabricate cell function control hybrid materials with desired properties. We expect that knowledge from peptide assembly processes can give valuable insight into structures, functions, and folding processes of natural proteins. We intend to develop synthetic materials that can control interactions between protein and biomacromolecules. This artificial proteins can become novel materials that can control cell functions and diseases.
Here, we propose the modulation of peptide self-assembly behavior to fabricate cell function control materials (artificial proteins) with desired physico-chemical-biological properties. We expect that the knowledge from peptide assembly processes can give valuable insight into structures, functions, and folding processes of natural proteins. We intend to develop synthetic materials that can replace the functions of natural proteins or can perform novel functions that do not exist in nature. The artificial proteins will be designed to control interactions between protein and biomacromolecules. In this way, the artificial proteins can become novel materials that can control cell functions and diseases.
1. Design and synthesis of self-assembling peptide and their analogues: Synthesis of macrocyclic peptides, toplogy-controlled peptides, and dendritic peptides.
2. Control of self-assembly process: Control of nanomorphology and physico-chemical properties.
3. Hybrid of self-assembling peptides and inorganic nanomaterials: Hybridization with carbon nanotubes and gold nanoparticles.
4. Control of biomacromolecular interactions using peptide assemblies.

□ Result
Synthesis of macrocyclie peptides and their morphological controls: Controlled formation of cyclopeptisomes (spherical vesicle, wrinkled vesicle, round-patched vesicle, and polygonal vesicle).
Development of novel self-assembly building blocks: Synthesis and self-assembly of peptide-DNA conjugates and biodegradable self-assembling depsi-peptides.
Development of hybrid nanostructures: Hybrids of self-assembling peptide/carbon nanotube and self-assembling peptide/gold nanoparticle and application of the hybrids in the modulation of biomacromolecular interactions.

□ Expected Contribution
Peptides have many superior properties compared to conventional self-assembling molecules. If the research would become successful, the peptide nanostructures can be used in diverse biotechnogical applications including the modulation of biomacromolecular interactions. As the peptides are easier to synthesize compared to proteins, peptide-based nanobiomaterials have economic merits as well. In addition, the knowledge of peptide self-assembly process will be useful in understanding the structures and folding processes of natural proteins.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 6
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 13
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 52
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 53
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 53
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 54
• 8. 참고문헌 ... 54
• 9. 연구성과 ... 55
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 67
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 67
• 12. 기타사항 ... 67
• 별첨1. 대 표 연 구 실 적 ... 68
• 별첨2. 세부 목표 관련 증빙 ... 83
• 끝페이지 ... 87